Le genre Shewanella : de l’optimisation des systèmes respiratoires à la dépollution du milieu

par Olivier Lemaire

Thèse de doctorat en Biologie

Sous la direction de Chantal Iobbi-Nivol.

Le président du jury était Patricia Bonin.

Le jury était composé de Wolfgang Nitschke.

Les rapporteurs étaient Marie-France Giraud, Soufian Ouchane.


  • Résumé

    La respiration sur l’oxyde de triméthylamine (TMAO) est un processus bactérien bien décrit. Cette molécule est commune en milieu marin. Sa respiration est donc importante pour la microflore océanique. Chez les Shewanella, le principal système respiratoire impliqué est le système TMAO réductase Tor. Ce système est un excellent modèle d’étude puisqu’il est l’un des plus simples connus à ce jour. Il est constitué du cytochrome TorC et de la molybdoenzyme TorA. Le système est codé par l’opéron torECAD, le rôle des produits des gènes TorE et TorD a été l’objet de cette étude. Ainsi, j’ai déterminé que la protéine TorD assure la fonction de chaperon spécifique, nécessaire pour la protection et la maturation de l’apoenzyme TorA dans le cytoplasme. La protéine TorE est une petite hélice hydrophobe de 56 acides aminés absente des systèmes précédemment étudiés. J’ai montré qu’elle est un élément commun du système Tor des protéobactéries et permet une croissance optimale sur TMAO, apportant un important avantage sélectif. TorE modifie l’activité du système Tor en formant un complexe avec le cytochrome TorC, modifiant l’ancrage du cytochrome. La protéine NapE, homologue de TorE, joue un rôle identique.J’ai pu isoler grâce à cet avantage sélectif une nouvelle sous-espèce, S. decolorationis sesselensis (SDS), qui est une des Shewanella les plus thermorésistante. Cette souche présente également une grande résistance au chrome, un toxique fréquent en milieu aquatique qu’elle peut détoxifier. SDS est donc une souche extrêmement intéressante du point de vue biotechnologique pour la bioremédiation d’eaux polluées par des métaux lourds.

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  • Résumé

    Respiration of trimethylamine oxide (TMAO) is a well-known bacterial process. This organic molecule is widespread in marine environment. For this reason, respiration on TMAO is an important process for all the oceanic microflora. In Shewanella species, the main respiratory system involved is the TMAO reducing system Tor. This system is a model to study bacterial respiration because it is probably the simplest system described so far. The Tor system contains two proteins: the cytochrome TorC the molybdoenzyme TorA. The system is encoded by an operon that also codes for two additional proteins: TorD and TorE.In this study, I determined that TorD acts as a specific chaperone, required for protection and maturation of TorA apoenzyme in the cytoplasm. The TorE protein is a small hydrophobic α-helix of 56 amino-acids, absent from other studied Tor systems.I showed that TorE is a common component of the Tor system in various proteobacteria and allows an optimal growth on TMAO, leading to an important selective advantage. TorE enhances the activity of the system by forming a complex with TorC, modifying the anchorage of the system. NapE protein, homolog to TorE, displays an identical I isolated thanks to this selective advantage a new sub-species, S. decolorationis sesselensis (SDS), which is one of the most thermoresistant Shewanella. This bacterium also shows an important resistance to chromate, a common toxic compound in aquatic environment that the bacteria detoxify. So, thanks to its ability of bioremediation of heavy metal polluted water, SDS strain is extremely interesting for biotechnological aspects.


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